Échangeur de chaleur direct d'usine

Types d'échangeurs de chaleur directs d'usine

Les échangeurs de chaleur directs d'usine sont des systèmes qui transfèrent la chaleur entre deux fluides ou plus sans les mélanger. La chaleur est échangée à travers une paroi solide ou une surface de transfert de chaleur. Les types d'échangeurs de chaleur sont les suivants :

• Échangeurs de chaleur à tubes et calandre : Généralement, un échangeur de chaleur à tubes et calandre est constitué de deux fluides. L'un circule à travers les tubes, tandis que l'autre circule à travers la calandre autour des tubes. Ils sont souvent regroupés dans la calandre, ce qui crée plusieurs voies parallèles pour le flux de fluide. Les échangeurs de chaleur à tubes et calandre conviennent aux surfaces de transfert de chaleur importantes et petites. Ils peuvent également résister à des pressions élevées. Par conséquent, ils sont souvent utilisés dans les industries de la transformation chimique et de la production d'énergie.
• Échangeur de chaleur à double tube : Un échangeur de chaleur à double tube est un échangeur de chaleur simple. Il est constitué d'un tube à l'intérieur d'un autre. Normalement, le fluide froid est dans le tube intérieur, tandis que le fluide chaud est dans le tube extérieur. Par conséquent, le transfert de chaleur aura lieu entre les deux fluides. Les échangeurs de chaleur à double tube conviennent à un faible rendement de transfert de chaleur et à de petites surfaces de transfert de chaleur.
• Échangeurs de chaleur à plaques : Un échangeur de chaleur à plaques est un échangeur de chaleur constitué de nombreuses plaques minces et ondulées qui sont assemblées pour former un canal. Ensuite, les fluides passeront à travers les canaux et échangeront de la chaleur. Les échangeurs de chaleur à plaques ont une structure compacte et conviennent aux grandes surfaces de transfert de chaleur.
• Échangeurs de chaleur refroidis par air : Les échangeurs de chaleur refroidis par air sont des équipements qui transfèrent la chaleur des fluides chauds vers l'air. Ensuite, il refroidit les fluides. Ils ont des ventilateurs qui font circuler l'air sur la surface de transfert de chaleur pour absorber la chaleur. De plus, les échangeurs de chaleur refroidis par air conviennent aux zones où il n'y a pas suffisamment de source d'eau pour le refroidissement.
• Échangeurs de chaleur en spirale : Les échangeurs de chaleur en spirale sont constitués de deux fluides qui circulent parallèlement l'un à l'autre. Ensuite, ils sont séparés par un canal en spirale. Le canal en spirale est généralement constitué de bobines de plaques. La chaleur sera échangée entre les deux fluides. Les échangeurs de chaleur en spirale ont une structure compacte. Ils conviennent à un rendement de transfert de chaleur élevé.
• Échangeurs de chaleur à plaques et cadre : L'échangeur de chaleur à plaques et cadre est constitué de plaques supportées dans un cadre. Les fluides circuleront entre les plaques et échangeront de la chaleur. Les échangeurs de chaleur à plaques et cadre ont une grande surface pour le transfert de chaleur. De plus, ils ont une structure compacte et conviennent aux zones à faible espace.

Spécifications et entretien des échangeurs de chaleur directs d'usine

Les échangeurs de chaleur varient en fonction de leur type, de leur matériau de construction, de leur milieu de travail, de leur application, de leur capacité, de leur température, de leur pression de conception, de leur efficacité, de leur système de contrôle et de leur certification. De plus, ils nécessitent un entretien régulier pour garantir des performances optimales, la fiabilité et la sécurité, ainsi que pour prolonger leur durée de vie.

• Le type et le matériau de construction : Les échangeurs de chaleur directs d'usine sont disponibles dans différents types, à savoir air-air, air-eau, double paroi ou autres variantes. Ils sont également disponibles dans une variété de matériaux de construction, tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, le cupro-nickel, le CS + HDG, le PP + fibre de verre, le laiton, l'aluminium, le PVC et les alliages, entre autres. Ces matériaux sont résistants à la corrosion et durables, capables de résister à des températures et des pressions élevées.
• Milieu de travail : Les échangeurs de chaleur sont conçus pour transférer la chaleur entre deux fluides ou plus (« milieux de travail »), qui peuvent être des liquides, des gaz ou des vapeurs. Les milieux de travail courants comprennent l'eau (ou le mélange eau/liquide de refroidissement), les fluides hydrocarbonés, l'air, le gaz naturel, les vapeurs et l'ammoniac.
• Applications : Les échangeurs de chaleur fonctionnent dans de nombreuses industries, telles que la transformation chimique, la production d'énergie, le pétrole et le gaz, l'alimentation et les boissons, la CVC, l'automobile, le dessalement et les pâtes et papiers. Ils fournissent des solutions pour récupérer la chaleur perdue, refroidir les procédés, gérer les températures des fluides et améliorer l'efficacité énergétique.
• Systèmes de contrôle et certifications : Les systèmes de contrôle et de gestion des échangeurs de chaleur comprennent les chutes de pression, la résistance au colmatage, les facteurs de variation de température, le calcul du transfert de chaleur, etc. Ces échangeurs sont certifiés selon certaines normes, telles que CE, ISO, ASME et CARF, etc. La qualité des échangeurs est garantie et ils passent la certification selon des exigences spécifiques.

Conseils d'entretien des échangeurs de chaleur :

• Tout d'abord, les utilisateurs doivent lire attentivement le manuel de l'échangeur. Respecter les suggestions d'utilisation est essentiel pour un transfert de chaleur fiable.
• Des inspections visuelles régulières doivent être effectuées pour rechercher tout signe de dommages, de vibrations ou de fuites détectés dans l'équipement de transfert de chaleur après avoir donné la priorité à la sécurité humaine.
• Un programme de test des fuites, en particulier pour les systèmes haute pression ou critiques, doit être développé. L'équipement doit être calibré de manière appropriée.
• S'assurer que les températures et les pressions des fluides d'exploitation sont comprises dans les limites prescrites pour éviter les surcharges ou les chocs thermiques.
• Surveiller les vitesses des fluides pour minimiser le colmatage et la corrosion en maintenant les vitesses recommandées dans l'échangeur de chaleur.
• Un nettoyage chimique ou mécanique, tel que le piggage ou le hydrolavage, doit être effectué pour éliminer les dépôts d'hydrocarbures, le carbonate de calcium et les contaminants protéiques qui peuvent être présents dans la surface d'échange de chaleur et la tuyauterie à proximité de l'échangeur de chaleur.

Scénarios d'utilisation des échangeurs de chaleur directs d'usine

Les échangeurs de chaleur sont des composants populaires de plusieurs processus industriels et de fabrication. Leur capacité à transférer la chaleur sans entraîner de grandes pertes d'énergie les rend parfaits pour plusieurs applications, qui comprennent, mais sans s'y limiter, les suivantes :

• CVC

  Les échangeurs de chaleur se retrouvent souvent dans les systèmes de CVC. Plus précisément, l'échangeur de chaleur air-air sert à récupérer la chaleur de l'air d'évacuation tout en préchauffant l'air frais entrant. Cela améliore la qualité de l'air intérieur et le confort thermique des bâtiments. De plus, l'échangeur atteint l'efficacité énergétique en réduisant la consommation d'énergie des systèmes de chauffage et de ventilation. Dans les climats froids, les échangeurs de chaleur air-liquide sont utilisés dans la conception des systèmes de CVC pour améliorer le transfert de chaleur.

• Industriel

  Dans le paysage industriel, l'échangeur de chaleur de refroidissement de l'huile est un composant essentiel des systèmes hydrauliques. En dissipant la chaleur de l'huile hydraulique pendant le fonctionnement, il contribue à maintenir la température optimale de l'huile, garantissant un fonctionnement stable et efficace. De plus, les échangeurs de chaleur sont largement utilisés dans l'industrie agroalimentaire pour les processus de pasteurisation et de stérilisation.

• Production d'énergie

  Les échangeurs de chaleur jouent un rôle essentiel dans les centrales électriques, y compris les centrales au combustibles fossiles, nucléaires et solaires. Ils facilitent le transfert de chaleur des gaz de combustion ou de la vapeur produits lors de la combustion de combustibles fossiles, du processus de fission nucléaire ou de l'énergie solaire thermique vers l'eau ou d'autres fluides de travail, qui sont ensuite convertis en électricité via des turbines.

• Récupération de chaleur

  Les échangeurs de chaleur sont essentiels pour récupérer la chaleur perdue dans diverses industries. Ils permettent le transfert de chaleur des sources de chaleur perdue, telles que les gaz d'échappement, vers d'autres processus ou systèmes qui ont besoin de chaleur. Cela favorise la durabilité et réduit la consommation d'énergie en minimisant l'utilisation de sources d'énergie primaires.

• Maritime

  Les applications maritimes bénéficient également des échangeurs de chaleur. En construction navale et en ingénierie offshore, les échangeurs de chaleur sont utilisés dans les systèmes de refroidissement et de chauffage, tels que ceux que l'on trouve dans les navires, les plates-formes offshore et les épurateurs. Leur excellente résistance à la corrosion et leur durabilité les rendent adaptés aux environnements marins difficiles.

Comment choisir des échangeurs de chaleur directs d'usine

La bonne sélection des échangeurs de chaleur peut entraîner une baisse substantielle des coûts d'exploitation et augmenter les performances d'un système.

• Comprendre l'application : Cela comprend les caractéristiques du fluide (composition, température, pression, viscosité, corrosivité), les performances souhaitées (taux de transfert de chaleur, températures de sortie, perte de charge maximale admissible) et les conditions d'exploitation (gammes de température et de pression, capacité du système).
• Se concentrer sur les matériaux de l'échangeur : S'assurer que les températures et les pressions de fonctionnement des deux fluides peuvent résister à l'échangeur de chaleur dans l'application prévue. En outre, tenir compte de facteurs tels que la résistance à la corrosion et le colmatage.
• Déterminer la surface de transfert de chaleur : Utiliser la formule suivante pour estimer la surface de transfert de chaleur d'un échangeur direct d'usine en fonction du taux de transfert de chaleur souhaité, du coefficient global de transfert de chaleur et du facteur de correction de température (le cas échéant) : AHxU(T1-T2), où A est la surface nécessaire, U est le coefficient global de transfert de chaleur, T1 est la température du fluide chaud et T2 est la température du fluide froid.
• Identifier une conception adaptée : Tenir compte de la dynamique des fluides, de la perte de charge et de la facilité d'entretien dans le système d'exploitation lors de la sélection de la conception de l'échangeur de chaleur. Élaborer une analyse de coûts complète qui inclut les dépenses d'exploitation, les coûts d'entretien tout au long de la durée de vie de l'échangeur, les coûts initiaux et les performances.
• Porter une attention particulière à l'isolation de l'échangeur : Si l'échangeur fonctionne à des températures élevées, se concentrer sur la sélection d'une isolation appropriée pour minimiser les pertes de chaleur et protéger le personnel des brûlures. L'isolation peut également contribuer à réduire les pertes d'énergie, à améliorer l'efficacité du système et à réduire les coûts d'exploitation.

FAQ

Q1 : Quelle est une façon d'améliorer l'efficacité des échangeurs de chaleur ?

A1 : L'utilisation de surfaces étendues est une méthode courante car elle augmente la surface des échangeurs de chaleur, améliorant ainsi leur capacité de transfert de chaleur sans augmenter la taille globale et augmenter directement les coûts.

Q2 : Quelles sont quelques tendances récentes en matière de conception d'échangeurs de chaleur ?

A2 : La migration vers des échangeurs de chaleur compacts, qui utilisent moins d'énergie et d'espace, et des échangeurs de chaleur écologiques qui réduisent l'empreinte carbone sont toutes des tendances.

Q3 : Quels types d'échangeurs de chaleur sont considérés comme industriels ?

A3 : Les échangeurs de chaleur à plaques, à tubes et calandre, refroidis par air, à double tube, en spirale et à blocs sont tous des choix industriels.

Q4 : Quel est le principe de fonctionnement d'un échangeur de chaleur ?

A4 : Les échangeurs de chaleur acceptent les fluides chauds, libèrent de la chaleur et se transforment en fluides froids. L'ensemble du processus est inversé lorsque les fluides froids entrent dans une usine.